Изучение явления гистерезиса ферромагнитных материалов. Горягин Е.П - 1 стр.

                                                                                                                         1
    доц. Горягин Е.П., доц. Миндолин С.Ф.
             Лабораторная работа №: 5–5(Н) ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСА
                           ФЕРРОМАГНИТНЫХ МЕТЕРИАЛОВ
Студент группы

Допуск                              Выполнение                                    Защита

    Цель работы: Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов, расчет и графическое построение основной
кривой намагничивания, расчет работы перемагничивания и коэрцитивной силы.
    Приборы и оборудование: Звуковой генератор, электронный осциллограф, ФПЭ-07 – модуль.
                                                    ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
     Все вещества обладают магнитными свойствами, т.е. являются магнетиками. Магнитные свойства веществ
определяются величиной и ориентацией магнитных моментов молекул, ионов или атомов. Магнитный момент
 r
 р плоского контура S , по которому течет ток I, определяется по формуле
               r     r
               p = ISn ,                  (1)
     r                                                                                r
где  n   - единичный вектор нормали,                                                  ωL
направление которого определяется по
                                                                                      r
                                                                                      B      Прецессионное движение
правилу правого винта относительно
направления тока в контуре.                                                                  электрона и его орбиталь-
Контур с током создает также собственное                       r          r                  ного магнитного момента
                                                               Pe         pm
магнитное поле с индукцией в его центре               r
 BI . совпадающее по направление с                    Ps
                       r                                                          0
магнитным моментом р контура.
В магнитном поле с индукцией B на                          e
электрон вращающийся по окружности                                    I   ΔIорб
                                                      υ                                     Дополнительное
действует момент сил                                                                        (прецессионное) движение
       r      rr              r r                                                           электрона
       M = ⎡⎣ pB ⎤⎦ = pB sin( p, B ),     (2)                  r            r          r
                                                               L           ΔV         Δpm
который заставляет вращаться момент
                                                  Рис.1               Рис.2
импульса электрона вокруг направления
вектора индукции магнитного поля, т.е.
порождает прецессионное движение электрона. В результате прецессии орбиты электрона создается дополнительный
                                                       r
прецессионный ток ΔIорб , магнитный момент которого Δp m всегда направлен против вектора индукции внешнего
поля.
                           r
     Магнитный момент ядра pc значительно меньше магнитных моментов электронов в атоме и его влиянием
можно пренебречь. При отсутствии поля приближенно можно считать, что магнитный момент атома:
                                                               N
                                                          r      r
                                                          pa = ∑ pei ,                                                   4)
                                                               i =1
где N - число электронов в атоме.
                                                N
                                     r              r
    Магнитный момент молекулы pМОЛ =        ∑
                                            k =1
                                                    pаТk , где N – число атомов в молекуле. Во внешнем магнитном поле
                                                                         r
на электрон атома, как на замкнутый контур с током, действует момент сил M (см. рис. 2). Под действием этого
                                                                                                                  r      r
момента сил электрон, подобно механическому волчку, будет совершать прецессию, при которой векторы p и L
описывают с постоянной угловой скоростью конус вокруг направления поля. Это дополнительное движение
                                                                   r
электрона приводит к появлению у него магнитного момента прецессии pn , направленного против магнитного поля
r
B . Это явление носит название диамагнитного эффекта.
         Необходимые условия для возникновения упорядоченных магнитных структур в твердых телах
    Магнитное упорядочение (упорядоченное пространственное расположение магнитных моментов) наиболее
изучено в твердых телах, обладающих дальним порядком в расположении атомов и кристаллической решеткой, в
узлах которой периодически располагаются атомы с магнитными моментами. Физики и материаловеды интенсивно
изучают также физические (в том числе и магнитные) свойства аморфных материалов, где существует только
ближний порядок в расположении атомов. К ним относятся, в частности, металлические сплавы, получаемые быстрой
закалкой из жидкого состояния (металлические стекла). Аморфная структура этих материалов характеризуется